New integrated and multi-criteria remanufacturing strategies based on product performance and customer profiles
Nouvelles stratégies de remanufacturing intégrées et multicritères basées sur la performance des produits et les profils des clients
Résumé
Building an exemplary green reputation has become essential for industries in all sectors. To this end, and with the aim of reducing production waste, resource consumption, and greenhouse gas emissions, manufacturers are turning to the adoption of the circular economy concept. Among the processes used in this context, we find remanufacturing, which extends the life cycle and use of products in three main steps: recovery and collection of used products, remanufacturing operations, and redistribution of remanufactured products.In this thesis, we are interested in an application of the remanufacturing process as a preventive measure. We consider products in use by customers, over a finite horizon, and we proceed to the recovery of these products at predetermined times to refurbish them or improve their working condition, and then to redistribute them for further use. The overall objective is to develop economically and environmentally efficient remanufacturing strategies, integrating the different phases of remanufacturing and considering the characteristics of the product and the conditions of its use.First, we consider two major decisions in the remanufacturing activity. The first one is related to the stock capacity and consists in selecting the products to be recovered and their number. Since each product is characterized by a grade, we are interested in the second decision to determine the level of remanufacturing and the grade to be reached for each recovered product.Second, by extension of the first problem, we integrate the characteristics of the products and the profiles of the customers. We focus on the structure of the product composed of several functionalities and characterized by a performance determining its grade and depending on the quality of execution of the functionalities. We also consider the profile of the product user, based on the frequency of usage impacting the realization of the product functionalities and grade. Thus, a high frequency of usage gives a lower execution quality of the features. We develop the mathematical model to make the link between the performance of a product and the quality of execution of its features. We propose at this stage the multi-objective optimization of the recovery stage independently of the other remanufacturing action decisions.Finally, we consider that a product is made of several components, each of which intervenes in a specific way in the execution of the functionalities offered by the product. Moreover, each component is characterized by a given performance. In this case, the customer profile, i.e., the frequency of use, impacts the performance of each component and thus the overall performance of the product. We develop the mathematical model that allows calculating the performance of a product according to the performance of its components and their relationship with its functionalities. In addition to decisions on product selection and remanufacturing levels, we integrate the optimization of the transportation and recovery stage of used products.For each problem studied, a multi-objective mathematical model is developed, solved using metaheuristics and/or heuristics. In addition, multi-criteria decision analysis is performed to help the decision-maker to determine the best remanufacturing alternatives to implement. Several numerical experiments have been performed to illustrate the applicability of the different approaches proposed.
La construction d'une réputation écologique exemplaire est devenue primordiale pour les industries de tous les secteurs. A cet effet, et dans le cadre de la réduction des déchets de la production, de la consommation de ressources, et des émissions de gaz à effet de serre, les industriels se tournent vers l'adoption du concept de l'économie circulaire. Parmi les processus utilisés dans ce contexte, nous retrouvons le remanufacturing qui permet d'étendre le cycle de vie et d'utilisation des produits usagés selon trois étapes principales : la récupération et la collecte de produits usagés, les opérations de remise à neuf et la redistribution des produits remis à neuf. Nous nous intéressons dans cette thèse à une application du processus de remanufacturing à titre préventif. Nous considérons des produits en cours d'utilisation par des clients, sur un horizon fini, et nous procédons à la récupération de ces produits à des instants prédéterminés afin de les remettre à neuf ou améliorer leur état de fonctionnement, puis à les redistribuer pour d'autres utilisations ultérieures. L'objectif global est de développer des stratégies de remanufacturing performantes sur le plan économique et environnemental, intégrant les différentes phases du remanufacturing et tenant en compte les caractéristiques du produit et des conditions de son utilisation. D’abord, nous considérons la prise de deux décisions majeures de l'activité de remanufacturing. La première est liée à la capacité du stock et consiste à sélectionner les produits à récupérer ainsi que leur nombre. Chaque produit étant caractérisé par un grade supposé connu, nous nous intéressons dans la seconde décision à déterminer le niveau de remise à neuf et le grade à atteindre pour chaque produit récupéré. Ensuite, par extension de la première problématique, nous intégrons les caractéristiques des produits et les profils des clients. En effet, nous nous focalisons sur la structure du produit en considérant qu'il présente plusieurs fonctionnalités et qu'il est caractérisé par une performance déterminant son grade et dépendant de la qualité de réalisation (exécution) des fonctionnalités. Nous considérons également le profil du client utilisateur du produit, basé sur la fréquence d'utilisation qui impacte la réalisation des fonctionnalités du produit et par conséquent son grade. Ainsi, une fréquence d'utilisation élevée donnera une qualité d'exécution des fonctionnalités inférieure. Nous développons le modèle mathématique permettant de faire le lien entre la performance d'un produit et la qualité d'exécution de ses fonctionnalités. Nous proposons à ce stade l'optimisation multiobjectif de l'étape de la récupération indépendamment des autres décisions relatives à l'action de remanufacturing. Enfin, nous considérons qu'un produit est constitué de plusieurs composants, chacun intervenant d'une manière spécifique dans l'exécution des fonctionnalités offertes par le produit. En plus, chaque composant est caractérisé par une performance donnée. Dans ce cas, le profil du client, i.e. la fréquence d'utilisation impacte la performance de chaque composant et de ce fait la performance globale du produit. Nous développons le modèle mathématique qui permet de calculer la performance d'un produit en fonction de la performance de ses composants et de leur relation avec ses fonctionnalités. En plus des décisions relatives à la sélection des produits et aux niveaux de remise à neuf, nous intégrons l'optimisation de l'étape de transport et de récupération des produits utilisés. Pour chaque problème étudié, un modèle mathématique multiobjectif est développé, résolu en ayant recours à des métaheuristiques et/ou heuristiques. De plus, une analyse de décision multicritères est réalisée pour aider le décideur à déterminer les meilleures alternatives de remanufacturing à mettre en œuvre. Plusieurs expériences numériques ont été réalisées pour illustrer l'applicabilité des différentes approches proposées.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)